Transformatorsko ulje – karakteristike primjene i sastav. Zapreminska težina transformatorskog ulja
U stacionarnom stanju i prirodnom hlađenju transformatora, temperatura ulja u svakoj horizontalnoj ravni ima konstantnu vrijednost (Sl. 8-1).
Rice. 8-1. Temperatura ulja po visini rezervoara transformatora [L. 8-1].
Treba napomenuti da samo u graničnim slojevima ulja (debljine oko 3 mm), koji direktno peru površinu zavojnica i rezervoara, dolazi do temperaturnih fluktuacija. Da bi se osigurao dovoljan životni vijek izolacije transformatora, važno je brže sniziti temperaturu, odnosno intenzivnije odvoditi toplinu iz zagrijane žice [L. 8-1].
Određuje se vrijednost koeficijenta prijenosa topline, između ostalih varijabli fizička svojstva rashladno sredstvo: gustina, toplotni kapacitet, toplotna provodljivost i viskozitet [L. 8-2, 8-3].
Gustoća komercijalnih transformatorskih ulja obično varira u prilično uskim granicama: 0,860-0,900.
Sa dovoljnom preciznošću za mnoge praktične zadatke temperaturna zavisnost gustina je približno određena jednadžbom
https://pandia.ru/text/80/153/images/image291.gif" width="26" height="24"> - gustina na temperaturi od 20° C; t - temperatura za koju se izračunava gustina; α - temperaturna korekcija gustine za 1°C (Tabela 8-1).
Tabela 8-1. Prosječne korekcije temperature u odnosu na gustinu naftnih ulja[L. 8-4].
Toplotni kapacitet i toplotna provodljivost transformatorska ulja zavise od temperature i povezana su s gustinom ulja.
Na sl. 8-2 i 8-3 prikazuju odgovarajuće omjere posuđene iz [L. 8-5].
Rice. 8-2. Koeficijent toplinske provodljivosti transformatorskih ulja razne gustine ovisno o temperaturi [L. 8-5].
Za određivanje koeficijenta toplinske vodljivosti transformatorskih ulja u temperaturnom rasponu od 0 do +120 ° C, možete koristiti nomograme [L. 8-6]; u potrebnim slučajevima ovaj parametar se određuje eksperimentalno [L. 8-7].
Rice. 8-3. Specifična toplota transformatorska ulja različite gustine u zavisnosti od temperature [L..jpg" width="347" height="274">
Rice. 8-4. Praktični koeficijenti prolaza toplote izmenjivača toplote u zavisnosti od protoka i viskoziteta rashladnog sredstva [L. 8-9]. 1 - brzina protoka 1,2 m/sec; 2 - isto 0,3 m/sec.
Viskoznostčistih ugljikovodika uvelike varira ovisno o veličini i strukturi molekula. Postoji dinamički viskozitet η, obično izražen u centipoazi (1 spz 10-3 kg/ms), koji se koristi za izražavanje apsolutnih sila koje djeluju između slojeva fluida i kinematičke viskoznosti. Potonji je omjer dinamičke viskoznosti tekućine na datoj temperaturi prema njenoj gustoći na istoj temperaturi: νk = η/ρ. Upotreba νk je vrlo zgodna kada se proučava kretanje viskoznih tekućina.
Povećanje molekularne mase parafinskih ugljikovodika dovodi do povećanja viskoznosti. Za aromatične ugljovodonike, kako se dužina bočnog lanca povećava, viskoznost raste približno parabolično (u odnosu na broj atoma ugljenika u bočnim lancima) (slika 8-5).
Rice. 8-5. Odnosi između viskoznosti i dužine bočnog lanca za alkilbenzene (isprekidana linija) i β-alkilnaftalene (puna linija) [L. 8-10].
Prisustvo ciklusa u molekulama ugljikovodika dovodi do povećanja njihovog viskoziteta. Kako složenija struktura prstenova, to je veći brest-Gost za datu molekulsku težinu. Viskoznost aromatičnih ugljovodonika supstituisanih alkilom raste sa brojem bočnih lanaca. [L. 8-10. 8-13].
Instalirano funkcionalna zavisnost između parametara koji određuju svojstva viskoznosti ulja i njegovog sastava ugljikovodika, što je eksperimentalno potvrđeno korištenjem velikog broja uzoraka ulja. Naznačeno je da je korištenjem takve ovisnosti moguće, na osnovu podataka analize strukturnih grupa ulja, izračunati vrijednosti njegove viskoznosti na bilo kojoj temperaturi koja prelazi tačku stinjavanja ulja [L. 8-14].
Istraživanja provedena s raznim uljnim destilatima domaćih ulja [L. 8-15], pokazuju da frakcije nafte koje sadrže naftenske i parafinske ugljovodonike imaju najbolje viskozno-temperaturne karakteristike. Uklanjanje parafinskog dijela iz takvih frakcija obično dovodi do povećanja viskoznosti i poboljšanja niskotemperaturnih svojstava ulja.
Aromatičnu frakciju ulja karakteriše poboljšanje viskozitetno-temperaturnih svojstava sa povećanjem sadržaja ugljovodonika sa veliki iznos atoma ugljika u lancima.
Prikazani podaci ukazuju da struktura ugljikovodika ne određuje samo apsolutna vrijednost njihov viskozitet, ali i prirodu temperaturne zavisnosti viskoziteta. Ova karakteristika ima veliki značaj kada se koriste ulja u transformatorima, uređajima za prebacivanje opterećenja, kao i u uljnim prekidačima.
Veoma je važno da u uslovima niske temperature viskoznost transformatorskog ulja bila je što je moguće niža; drugim riječima, kriva koja karakterizira temperaturnu ovisnost viskoznosti ulja trebala bi biti prilično ravna. U suprotnom, sa visokim viskozitetom ulja u hlađenom transformatoru, biće teško ukloniti toplotu iz njegovih namotaja u početni period nakon uključivanja, što će uzrokovati njihovo pregrijavanje. U transformatorskim sklopnim uređajima i uljnim prekidačima povećanje viskoznosti ulja stvara prepreku za kretanje pokretni dijelovi opreme, što povlači za sobom prekršaj normalan rad. U tom smislu, neki standardi za transformatorsko ulje standardiziraju viskoznost na temperaturi od -30°C. Promjena viskoziteta transformatorskog ulja u zavisnosti od temperature dobro je opisana Waltherovom jednačinom [L. 8-16].
gdje je ν - kinematička viskoznost, sst; T - temperatura, °K; p i m su konstantne vrijednosti.
Na osnovu ove formule konstruiran je poseban nomogram uz pomoć kojeg je, poznavajući viskoznost ulja na dvije određene temperature, moguće približno odrediti njegovu viskoznost na bilo kojoj temperaturi [L. 8-17]. U području visokih vrijednosti viskoziteta (tj. pri niskim negativne temperature) nomogram se može koristiti samo dok ulje ostaje njutnovska tekućina i nema anomalije viskoznosti. Na temperaturama ispod minus 20°C, ponekad se uočavaju odstupanja vrijednosti viskoziteta od prave linije na nomogramu. Za većinu transformatorskih ulja, granica za korištenje nomograma odgovara viskoznosti od približno 1.000-1.500 cst. Još jedan nedostatak ovakvih nomograma je što dvostruki logaritam dovodi do izglađivanja zavisnosti viskozitet-temperatura i nagibi odgovarajućih pravih linija za različita ulja se malo razlikuju.
U nekim slučajevima se koristi takozvana F [L] skala. 8-18]. Prilikom konstruisanja ove skale, temperatura se iscrtava na osi apscise na uniformnoj skali. Skala viskoznosti se primjenjuje na y-osu na način da se za dato transformatorsko ulje, uzeto kao standard, temperaturna ovisnost viskoziteta karakterizira ravnom linijom. Tada će se i za druga transformatorska ulja ovisnost viskoziteta o temperaturi također prikazati kao prava linija. Ovo omogućava interpolaciju i ekstrapolaciju vrijednosti viskoziteta bilo kojeg transformatorskog ulja iz dvije eksperimentalne točke (sl. 8-6).
Rice. 8-6. F skala za interpolaciju i ekstrapolaciju viskoziteta transformatorskog ulja pri različite temperature na dvije eksperimentalne tačke; Prilikom konstruisanja skale kao standard je korištena eksperimentalna ovisnost v=f(t) za komercijalno ulje iz bakuskih ulja.
Karakteristike transformatorskog ulja.
Zbog činjenice da se karakteristike transformatorskog ulja pogoršavaju tokom rada, njegova kvaliteta se mora periodično provjeravati. Takve provjere se obično vrše jednom u tri godine, uz skraćenu analizu ulja.
Glavne karakteristike transformatorskog ulja su:
- Kiselinski broj, određuje količinu kalijevog hidroksida (u miligramima) potrebnog za neutralizaciju svih slobodnih kiselina. Kiselinski broj karakterizira stupanj starenja (oksidacije) transformatorskog ulja.
- Reakcija vodenog ekstrakta, karakteriše prisustvo nerastvorljivih kiselina i lužina u ulju. U transformatoru pogodnom za upotrebu, reakcija vodenog ekstrakta treba biti neutralna. Kiseline imaju destruktivni učinak na materijale od kojih je napravljen transformator (izazivaju koroziju metala transformatora i uništavaju izolaciju njegovih namotaja).
- Tačka paljenja temperatura ulja ne smije biti niža od navedenih vrijednosti kako bi se izbjeglo paljenje ulja kada temperatura poraste uzrokovano preopterećenjem transformatora. Za konvencionalna transformatorska ulja, tačka paljenja je u rasponu od 130-150 °C.
- Sadržaj mehaničkih nečistoća. Nečistoće se pojavljuju kao rezultat rastvaranja boja, lakova i izolacije; u obliku uglja koji nastaje kada električni luk. Mehaničke nečistoće u ulju mogu biti sadržane u obliku sedimenta ili u suspendiranom stanju i uzrokovati preklapanje između elemenata izoliranih jedan od drugog i smanjiti električnu čvrstoću ulja.
- Električna snaga određuje probojni napon transformatorskog ulja. Probojni napon svježeg suhog ulja mora biti najmanje 30 kV. Smanjenje vrijednosti napona proboja ukazuje na prisustvo nečistoća u ulju (vlakna, zrak, voda, itd.)
- Tangenta dielektričnog gubitka karakterizira izolacijska svojstva transformatorskog ulja (pokazuje koliko je ulje dobar dielektrik). Kontaminacija i starenje transformatorskog ulja tokom njegovog rada dovodi do povećanja dielektričnih gubitaka u ulju.
- Sadržaj vlage u transformatorskom ulju karakterizira intenzitet starenja izolacije pod utjecajem značajnih temperatura (tj. ukazuje na sistematska preopterećenja transformatora), a također ukazuje na kršenje brtve transformatora.
- Viskoznost karakterizira pokretljivost ulja i mora biti niska da bi ulje dobro cirkuliralo i uklanjalo toplinu.
- Tačka tečenja ulja. Na niskoj temperaturi okruženje Povećava se viskoznost ulja i pogoršava njegova cirkulacija, što dovodi do pregrijavanja i ubrzanog starenja izolacije, a može dovesti i do oštećenja pokretnih elemenata konstrukcije transformatora (izmjenjivač slavina pod opterećenjem, uljna pumpa). Prema standardima, tačka tečenja transformatorskog ulja ne bi trebalo da bude viša od – 45°C.
- Boja. Svježe ulje je obično svijetlo žute boje. Tokom rada ulje potamni i poprima tamno smeđu boju. Boja ulja se mijenja zbog zagrijavanja i kontaminacije smolama i sedimentima.
Pored navedenih, postoje i druge karakteristike transformatorskih ulja: gustina, sadržaj gasa, stabilnost, temperatura samopaljenja itd.
Transformatorska ulja
Transformatorska ulja se koriste za punjenje snage i instrument transformatori, reaktorsku opremu, kao i prekidači za ulje. U najnovijim uređajima ulja djeluju kao sredstvo za gašenje luka.
Električna izolacijska svojstva ulja određuju se uglavnom tangentom dielektričnog gubitka. Dielektrična čvrstoća transformatorskih ulja uglavnom je određena prisustvom vlakana i vode, pa mehaničke nečistoće i voda u uljima moraju biti potpuno odsutni. Niska tačka tečenja ulja (-45 °C i niže) je neophodna da bi se održala njihova pokretljivost na niskim temperaturama. Da bi se osiguralo efikasno odvođenje topline, transformatorska ulja moraju imati najniži viskozitet na tački paljenja od najmanje 95, 125, 135 i 150 °C za različite marke.
Većina važna imovina transformatorska ulja - stabilnost protiv oksidacije, odnosno sposobnost ulja da održi parametre tokom dugotrajnog rada. U Rusiji, sve vrste transformatorskih ulja koje se koriste su inhibirane antioksidativnim aditivom - 2,6-ditercijalnim butil parakrezolom (također poznatim kao ionol, agidol-1, itd.). Efikasnost aditiva temelji se na njegovoj sposobnosti interakcije s aktivnim peroksidnim radikalima, koji nastaju tokom lančane reakcije oksidacije ugljovodonika i koji su njegovi glavni nosioci. Transformatorska ulja inhibirana jonolom oksidiraju u pravilu s izraženim indukcijskim periodom.
U prvom periodu ulja podložna aditivima oksidiraju izuzetno sporo, jer su svi oksidacioni lanci koji potiču iz zapremine ulja prekinuti inhibitorom oksidacije. Nakon što se aditiv iscrpi, ulje oksidira brzinom bliskom brzini oksidacije bazno ulje. Što je duži period indukcije oksidacije ulja, to je aditiv efikasniji, a ta efikasnost ovisi o sastavu ugljikovodika ulja i prisutnosti neugljikovodičnih nečistoća koje pospješuju oksidaciju ulja (dušične baze, naftenske kiseline, ulje koje sadrži kisik oksidacioni proizvodi).
Na slici je prikazana ovisnost trajanja indukcijskog perioda oksidacije transformatorskog ulja pri istoj koncentraciji aditiva o sadržaju aromatičnih ugljikovodika u njemu. Oksidacija je provedena u aparatu koji je bilježio količinu kisika apsorbiranog u ulju na 130 °C u prisustvu katalizatora ( bakrene žice) u količini od 1 cm 2 površine na 1 g ulja sa oksidirajućim gasom (kiseonikom) u statičkim uslovima. Smanjenje sadržaja aromatičnih ugljovodonika do kojeg dolazi tokom prečišćavanja naftnih destilata, kao i uklanjanje neugljovodoničnih inkluzija, povećava stabilnost transformatorskog ulja inhibirane jonolom.
Međunarodna elektrotehnička komisija razvila je standard (publikacija 296) "Specifikacije za svježa naftna izolacijska ulja za transformatore i prekidače". Standard predviđa tri klase transformatorskih ulja:
I - za južne regije (sa tačkom tečenja koja ne prelazi -30 ° C), II - za sjeverne regije(sa tačkom tečenja ne višom od -45 °C) i III - za arktičke regije (sa tačkom tečenja od -60 °C). Slovo A u oznaci klase označava da ulje sadrži inhibitor oksidacije; odsustvo slova znači da ulje nije inhibirano.
U tabeli su prikazani zahtjevi za ulja klasa II, II A, III, III A, preuzeta iz standarda IEC 296. Ulja klase I i IA se ne proizvode niti koriste u Rusiji.
Zahtjevi Međunarodne elektrotehničke komisije za transformatorska ulja klase II, HA, III, IIIA
| Indikatori | Metoda ispitivanja | Zahtjevi klase | |
| II i IIA | III i IIIA | ||
| Kinematički viskozitet, mm2/s, na temperaturi: 40°C | ISO 3104 | 11,0 | 3,5 |
| -30 °C | 1800 | - | |
| -40 °C | - | 150 | |
| Temperatura, °C: fleš u otvorenom lončiću, ne niže | ISO 2719 | 130 | 95 |
| stvrdnjavanje, ne više | ISO 3016 | -45 | -60 |
| Izgled | Određeno vizuelno u propuštenoj svjetlosti na sobnoj temperaturi i debljine 10 cm | Prozirna tečnost, bez taloga i suspendovanih čestica | |
| Gustina, kg/dm3 | ISO 3675 | <=0,895 | |
| Površinski napon, N/m, na 25 °C | ISO 6295 | Vidi napomenu 1 | |
| Kiselinski broj, mg KOH/g | Pop.7.7 IEC 296 | <=0,03 | |
| Korozivni sumpor | ISO 5662 | Nekorozivna | |
| Sadržaj vode, mg/kg | IEC 733 | Vidi napomenu. 2 | |
| Sadržaj antioksidativnih aditiva | IEC 666 | Za razrede II i III - odsustvo, za razrede IIA i IIIA - vidi napomenu. 3 | |
| Oksidativna stabilnost: kiselinski broj, mg KOH/g | IEC 1125A za klase II i III; | <= 4 | |
| maseni udio sedimenta, % | IEC 1125 V za klase IIA i IIIA | <= 0,1См.прим.4 | |
| Probojni napon, kV: kako je isporučeno | IEC 156 | >= 30 | |
| nakon obrade | >= 50 * | ||
| Tange kuta dielektričnog gubitka na 90 °C i 40-60 Hz | IEC 247 | <= 0,005 | |
| * Rezultat pokazuje da se kontaminanti mogu lako ukloniti konvencionalnim tretmanima. | |||
| Napomene:1. Specifikacija ne standardizira ovaj indikator, iako neki nacionalni standardi uključuju zahtjev od najmanje 40-10"3 N/m. 2. Specifikacija ne standardizira ovaj indikator, iako u nekim zemljama postoje standardi od 30 mg/kg kada isporučuju se u serijama i 40 mg/kg pri otpremi u bačvama 3. Vrsta i sadržaj antioksidansa se dogovaraju između dobavljača i potrošača 4. Specifikacija ne standardizuje ovaj pokazatelj Poznato je da dobra ulja imaju indukciju period duži od 120 sati. | |||
Viskoznost transformatorskog ulja je važan fizički parametar koji određuje proces prenosa toplote namotaja i magnetnih kola u transformatorima i sposobnost gašenja luka prekidača.Za dobru cirkulaciju ulja u transformatorima, čime se poboljšava hlađenje namotaja i magnetnih kola, ulja sa niskim viskozitetom su potrebni. Zauzvrat, ulje, kao i drugi tekući dielektrici, ima viskozitet koji se značajno povećava sa smanjenjem temperature. Na temperaturi od 20°C, viskozitet transformatorskog ulja ne bi trebao biti veći od 4,2°E i ne veći od 2°E na temperaturi od 50°C.
Za mjerenje uvjetne viskoznosti - VT ulja koristi se Englerov viskozimetar, čiji je dijagram prikazan na sl. 3. Mesingani sud - 2 se postavlja unutar metalne posude 1 tako da između njih postoji prostor ispunjen vodom. Obje posude imaju rupe u sredini kroz koje se provlači kalibrirana cijev - 3
Dijagram Englerovog viskozimetra.
sa unutrašnjim prečnikom rupe od 2-3 mm. Ova rupa je zatvorena čepom - 4. Mesingana posuda je napunjena ispitnom tečnošću do indeksnih iglica - 5. Istovremeni kontakt ulja sa sve tri tačke služi kao znak ispravnog postavljanja na sto, ispravlja se netačna montaža sa postavljenim zavrtnjima na nogama uređaja. Vanjska posuda 1 služi kao vodeno kupatilo, odakle voda zagrijana na električnom štednjaku ravnomjerno prenosi toplinu na ulje. Voda se miješa miješalicom. Zbog značajnog toplotnog kapaciteta vode, tokom ispitivanja nema oštrih kolebanja temperature ulja.
Prije testiranja transformatorskog ulja, Englerov viskozimetar se mora temeljito oprati i osušiti. Ubacite čep - 4 u kalibriranu cijev - 3 i postavite volumetrijsku tikvicu ispod drenažne rupe sa oznakom zapremine 200 ml na uskom grlu, ulijte ulje u mesinganu posudu. Nakon što zatvorite poklopac, zagrijte vodu, miješajući je miješalicom - 5. Kada se uspostavi potrebna temperatura ulja, što pokazuje termometar - T 2, sipajte ulje u tikvicu do oznake od 200 ml. U ovom slučaju, pjena se ne uzima u obzir. Vrijeme istjecanja ove količine ulja bilježi se štopericom.
Viskoznost ulja u stepenima Engler je odnos vremena protoka 200 mililitara ulja zagrijanog na temperaturu od 50 0 C i vremena protoka iste zapremine destilovane vode na temperaturi od 20 0 C.
Rok trajanja 200 ml. voda na temperaturi od 20 0 C naziva se vodeni broj uređaja.
Uz uslovni viskozitet, pravi se razlika između dinamičke i kinematičke. Dinamički viskozitet -η izračunava se po formuli:
, Pa. sa,
gdje je f sila u (N) koja djeluje na čvrstu loptu.
Ova sila je jednaka težini čvrste lopte minus (zasnovano na Arhimedovom zakonu) težini zapremine tečnosti lopte; r, - poluprečnik lopte, mm; V je brzina lopte, m/s;
,
gdje je k korekcijski faktor koji uzima u obzir utjecaj zidova posude; r je polumjer plovila, m; l. - visina plovila, m; ν - kinematička viskoznost, m/s izračunava se po formuli:
,
gdje je ρ gustina ispitne tekućine, kg/m3. Kinematički viskozitet se često mjeri u Stokes (St) = 10 -4 m 2 /s.
Za mjerenje viskoziteta, osim Englerovog viskozimetra, koriste se kuglični viskozimetri, rotacijski viskozimetri, plastični viskozimetri, elektrorotacijski i kapilarni viskozimetri.
Kuglični viskozimetri se zasnivaju na mjerenju brzine uranjanja čelične kuglice u ispitnu tekućinu.
Rotacijski viskozimetri su strukturno sastavljeni od dva cilindra: vanjskog fiksnog i unutrašnjeg koji se pod utjecajem određene sile rotira oko vertikalne ose. Prostor između njih je ispunjen ispitnom tečnošću. Viskoznost tečnosti je određena potrošnjom energije za rotaciju unutrašnjeg cilindra ili stepenom njegovog usporavanja rotacije. Uz određeni dizajn rotacionog viskozimetra, moguće je kombinovati određivanje viskoziteta i električne otpornosti ispitne tekućine pomoću struje curenja između cilindara.
Plastični viskozimetri su u stanju, zajedno sa viskozitetom, da odrede vlačnu čvrstoću.
Elektrorotacijski viskozimetri vam omogućavaju da direktno očitate vrijednost viskoziteta na skali mjernog uređaja.
Za mjerenje kinematičke viskoznosti koriste se kapilarni viskozimetri.
Možete ići od kinematičke viskoznosti (m 2 /s) do uslovne viskoznosti (°E) koristeći tablicu 2.
tabela 2
| Kinematički viskozitet | Grad E | Kinematički viskozitet | Grad E | Kinematički viskozitet | Grad E | |||
| m 2 /s | cSt | VU | m 2 /s | cSt | VU | m 2 /s | cSt | VU |
| 0.000001 | 1.00 | 1.00 | 0.000024 | 24.0 | 3.43 | 0.000054 | 54.0 | 7.33 |
| 0.000002 | 2.00 | 1.10 | 0.000025 | 25.0 | 3.56 | 0.000055 | 55.0 | 7.47 |
| 0.000003 | 3.00 | 1.20 | 0.000026 | 26.0 | 3.68 | 0.000056 | 56.0 | 7.60 |
| 0.000004 | 4.00 | 1.29 | 0.000027 | 27.0 | 3.81 | 0.000057 | 57.0 | 7.73 |
| 0.0000045 | 4.5 | 1.34 | 0.000028 | 28.0 | 3.95 | 0.000058 | 58.0 | 7.86 |
| 0.000005 | 5.0 | 1.39 | 0.000029 | 29.0 | 4.07 | 0.000059 | 59.0 | 8.00 |
| 0.0000055 | 5.5 | 1.43 | 0.000030 | 30.0 | 4.20 | 0.000060 | 60.0 | 8.13 |
| 0.000006 | 6.0 | 1.48 | 0.000031 | 31.0 | 4.33 | 0.000061 | 61.0 | 8.26 |
| 0.0000065 | 6.5 | 1.53 | 0.000032 | 32.0 | 4.46 | 0.000062 | 62.0 | 8.40 |
| 0.000007 | 7.0 | 1.57 | 0.000033 | 33.0 | 4.59 | 0.000063 | 63.0 | 8.53 |
| 0.0000075 | 7.5 | 1.62 | 0.000034 | 34.0 | 4.72 | 0.000064 | 64.0 | 8.66 |
| 0.000008 | 8.0 | 1.67 | 0.000035 | 35.0 | 4.85 | 0.000065 | 65.0 | 8.80 |
| 0.0000085 | 8.5 | 1.62 | 0.000036 | 36.0 | 4.98 | 0.000066 | 66.0 | 8.93 |
| 0.000009 | 9.0 | 1.76 | 0.000037 | 37.0 | 5.11 | 0.000067 | 67.0 | 9.06 |
| 0.0000095 | 9.5 | 1.81 | 0.000038 | 38.0 | 5.24 | 0.000068 | 68.0 | 9.20 |
| 0.000010 | 10.0 | 1.86 | 0.000039 | 39.0 | 5.37 | 0.000069 | 69.0 | 9.34 |
| 0.000015 | 15.0 | 2.37 | 0.000045 | 45.0 | 6.16 | 0.000075 | 75.0 | 10.15 |
| 0.000020 | 20.0 | 2.95 | 0.000050 | 50.0 | 6.81 . | 0.000080 | 80.0 | 10.8 |
U > 8. 10 –5 m 2 /s (80 cSt) prelaz iz jednog sistema u drugi vrši se prema formuli.
Čini se, gdje je ulje, a gdje su električni uređaji? Posebno transformatori, unutar kojih lutaju ogromne struje i stvara se visoki napon. Ipak, takve električne instalacije rade pomoću tehničkih tekućina, a to nikako nije antifriz ili destilovana voda.
Vjerovatno su svi vidjeli ogromne transformatore na trafostanicama i energetskim jedinicama industrijskih preduzeća. Svi su opremljeni ekspanzijskim spremnicima na vrhu.
U te bačve se sipa transformatorsko ulje. Prosječnom čovjeku izgleda prilično poznato: kućište električne instalacije (slično kućištu motora automobila), s radnim jedinicama smještenim unutra. I svo to bogatstvo je napunjeno uljem do samog vrha. Kako razumijemo, ne govorimo o podmazivanju dijelova: u transformatoru nema pokretnih dijelova. 
Primjena transformatorskog ulja
Prvo, razbijmo neke stereotipe. Uporno postoji zabluda da su sve tečnosti provodnici. U stvari, ne svi, i ne tako očigledni kao metali.
Važno svojstvo transformatorskog ulja je njegova visoka otpornost na električnu struju. Toliko visoko da je tečnost zapravo dielektrik (u razumnim granicama, naravno).
Takva karakteristika kao što je mazivost najmanje je zanimljiva u elektrotehnici. Ali toplotna provodljivost je, naprotiv, veoma važna.
Razgovarat ćemo o svojstvima odvojeno; ona proizlaze iz dva područja primjene:
Pokazatelji performansi takvih uređaja su nevjerojatni: napon je nekoliko stotina hiljada volti, a struja do 50 hiljada ampera.
Ulje u ovim uređajima ima dvije funkcije. Naravno, izolaciona svojstva su ista kao kod transformatora. Ali glavna svrha je efikasno gašenje električnog luka.
Prilikom otvaranja (zatvaranja) kontakata na električnim sklopnim uređajima s takvim parametrima nastaje električni luk koji može uništiti kontaktnu grupu u nekoliko ciklusa.
Električni luk pri otvaranju kontakata (incident na trafostanici) - video
Međutim, problemi nastaju samo u zraku. Ako je unutrašnja šupljina napunjena transformatorskim uljem, neće doći do iskrenja i luka.
Za tvoju informaciju
Radi objektivnosti, napominjemo: postoji još jedno rješenje. Osim uljnih prekidača, aktivno se koriste vakuumski prekidači. Istina, oni efikasno obavljaju samo jednu funkciju: gašenje luka. Dielektrična svojstva vakuuma su uporediva sa običnim zrakom.
Međutim, ovo je tema za drugi članak.
Tehničke karakteristike transformatorskog ulja
Kao i mineralno motorno ulje, transformatorsko ulje se proizvodi destilacijom pripremljenog sirovog ulja (rafiniranog) prokuhavanjem sirovine. Nakon sublimacije na temperaturi od 300°C - 400°C ostaje takozvani solarni destilat.
Zapravo, ova tvar je osnova za proizvodnju transformatorskog ulja. Tokom čišćenja, zasićenost aromatičnim ugljikom i neugljičnim spojevima se smanjuje. Rezultat je povećana stabilnost proizvoda.
Prilikom sublimiranja i odvajanja destilata mogu se kontrolisati fizički i hemijski procesi. Manipulisanjem osnovnim sirovinama i tehnologijom moguće je menjati svojstva transformatorskog ulja. Oni se određuju rezultirajućim omjerom komponenti: 
Zanimljivo je da je ovaj proizvod ekološki prihvatljiv. Tokom proizvodnje, upotrebe i odlaganja, uticaj na prirodu nije veći od uticaja sirovine (sirove nafte). Sastav ne uključuje umjetno sintetizirane aditive.
Kao i ulje, ulje za transformatore i prekidače je netoksično (što se tiče naftnih derivata), ne uništava ozonski omotač i razlaže se bez traga u prirodnom okruženju.
Jedna od bitnih karakteristika je gustina transformatorskog ulja. Tipična vrijednost je u rasponu od 0,82 – 0,89 * 10³ kg/m³. Brojevi zavise od temperature: radni opseg je 0°C – 120°C.
Kada se zagrije, smanjuje se; ovaj faktor se uzima u obzir pri dizajniranju sistema za hlađenje radijatora za transformatore.
Budući da su ulja relativno univerzalna, ova karakteristika može varirati ovisno o potrebama kupca. Transformatorske stanice se nalaze u različitim klimatskim zonama, često na krajnjem sjeveru i u Sibiru.
Ne samo da se gustina mijenja u zavisnosti od temperature
Viskoznost transformatorskog ulja može radikalno promijeniti ukupne performanse električne instalacije.
| Indikatori | TKp | Selektivno rafinisano ulje | T-1500U | gk | vg | AGK | MVT |
| Kinematički viskozitet, im2/s* na temperaturi | |||||||
| 50°S | 9 | 9 | - | 9 | 9 | 5 | - |
| 40°S | - | - | 11 | - | - | - | 3,5 |
| 20°C | - | 28 | - | - | - | - | - |
| -30°S | 1500 | 1300 | 1300 | 1200 | 1200 | - | - |
| -40°S | - | - | - | - | - | 800 | 150 |
| Kiselinski broj, mg KOH/g, ne više | 0,02 | 0,02 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,02 |
| Temperatura, °C | |||||||
| Treperi u zatvorenoj čaši, ne niže | 135 | 150 | 135 | 135 | 135 | 125 | 95 |
| Stvrdnjavanje, ne više | -45 | -45 | -45 | -45 | -45 | -60 | -65 |
Princip rada uljnog transformatora - video
- Uklanjanje toplote je moguće sa dovoljno tečnom rashladnom tečnošću. Odnosno, za normalno hlađenje električne instalacije, viskoznost bi trebala biti što niža.
- Gašenje električnog luka. Kako radi? U normalnom zračnom okruženju, kada se kontakti otvore (zatvore) pod velikim opterećenjem, nastaje luk sličan zavarivanju.
Gusto ulje neće mehanički moći brzo ispuniti prostor kada se kontakti pomjeraju. Nastale zračne šupljine će uzrokovati stvaranje luka. Nasuprot tome, dovoljno tečna stelja će u svakom trenutku održavati okruženje bez mjehurića.
Blic i paljenje
Zanimljiv parametar sa stanovišta fizike procesa je tačka paljenja transformatorskog ulja. Za sve naftne derivate, ovo je temperatura paljenja tečnog medija u kontaktu sa otvorenim izvorom plamena.
Međutim, uslovi za sagorevanje se ne stvaraju unutar transformatora zbog nedostatka dovoljno kiseonika. Ali otvoreni plamen je teoretski moguć: ako se kratkotrajni luk formira kada se kontakti otvore.
Stoga svojstva ulja uključuju povećanje tačke paljenja. Ova vrijednost se postepeno smanjuje zbog kvarova u opremi transformatora. Tokom normalnog rada, tačka paljenja se, naprotiv, povećava. Dozvoljena vrijednost je veća od 155°C.
Električni luk ili kako gori transformator - video
Da bismo razumjeli mehanizam, tačka paljenja je povezana s isparavanjem ulja. Odnosno, mora biti dovoljno tečno, ali ne prelaziti u gasovito stanje u normalnim radnim uslovima.
Pored tradicionalnog parametra, postoji i temperatura samozapaljenja, koja je karakteristična posebno za transformatore. U našem slučaju ova vrijednost je 350°C – 400°C.
Ako se namoti zagriju do takve temperature, dolazi do nekontrolisanog sagorijevanja i eksplozije transformatora. Na sreću, takvi slučajevi se dešavaju izuzetno retko. Naravno, uz poštovanje uslova rada.
Stoga je uz odabir visokokvalitetnog ulja potrebno stalno pratiti stanje električnih instalacija. Prilikom provođenja testnih uzoraka tekućine, možete razumjeti koji problemi postoje u samom transformatoru ili visokonaponskom prekidaču. 
Nakon istraživanja procjenjuju se pokazatelji kao što su lomni viskozitet, gustoća, dielektrična svojstva itd. Rezultati se upoređuju sa tabelarnim vrijednostima utvrđenim standardom za upotrebu ulja.
Tabela prikazuje glavne pokazatelje transformatorskog ulja:
| temperatura t, °C | Gustina p, kg/m3 | Cp, kJ/(kgK) | λ, W/(m"K) | a-10**8, m2/s | μ-10**4, Pass | v-10**6, m2/s | ß-10**4, K"1 | Rg |
| 0 | 892,5 | 1,549 | 0,1123 | 8,14 | 629,8 | 70:5 | 6,80 | 866 |
| 10 | 886.4 | 1,620 | 0,1115 | 7,83 | 335,5 | 37,9 | 6.85 | 484 |
| 20 | 880,3 | 1,666 | 0,1106 | 7,56 | 198,2 | 22,5 | 6,90 | 298 |
| 30 | 874,2 | 1,729 | 0,1008 | 7,28 | 128,5 | 14.7 | 6.95 | 202 |
| 40 | 868,2 | 1,788 | 0,1090 | 7,03 | 89.4 | 10,3 | 7,00 | 146 |
| 50 | 862,1 | 1,846 | 0,1082 | 6,80 | 65.3 | 7,58 | 7,05 | 111 |
| 60 | 856,0 | 1,905 | 0,1072 | 6,58 | 49,5 | 5,78 | 7,10 | 87,8 |
| 70 | 850,0 | 1,964 | 0,1064 | 6,36 | 38.6 | 4,54 | 7,15 | 71.3 |
| 80 | 843,9 | 2,026 | 0,1056 | 6,17 | 30.8 | 3,66 | 7,20 | 59,3 |
| 90 | 837.8 | 2.085 | 0,1047 | 6,00 | 25,4 | 3,03 | 7,25 | 50,5 |
| 100 | 831,8 | 2,144 | 0,1038 | 5,83 | 21.3 | 2,56 | 7,30 | 43.9 |
| 110 | 825,7 | 2,202 | 0,1030 | 5,67 | 18.1 | 2,20 | 7,35 | 38,8 |
| 120 | 819,6 | 2,261 | 0,1022 | 5,50 | 15.7 | 1,92 | 7,40 | 34,9 |
- cp je specifični maseni toplotni kapacitet, bez promjene radnog pritiska;
- λ – toplotna provodljivost: opšti koeficijent;
- a – temperaturna provodljivost: opšti koeficijent;
- μ—koeficijent dinamičkog viskoziteta;
- ν—koeficijent kinematičke viskoznosti;
- β - zapreminska ekspanzija: opšti koeficijent;
- Pr—Prandtlov kriterijum.
Tehničke tekućine za osiguranje rada transformatorskih podstanica kupuju se u ogromnim količinama, što je prilično skupo. Svaka serija se testira prije upotrebe i tokom rada.
Ispitivanje transformatorskog ulja na kvar - video
Svake godine tehnička tekućina zahtijeva opsežno čišćenje. To rade specijalne službe. I svakih 5-6 godina potrebna je regeneracija (gotovo potpuna zamjena ulja u električnoj instalaciji). Postupak nije jeftin, ali bez njega će rad transformatora postati nesiguran.
Kao kompromis, restauracija imovine se široko koristi. Otpad se isporučuje u petrohemijsku tvornicu, gdje ulje poprima svoja izvorna svojstva. Trošak dodanih aditiva je višestruko manji u odnosu na potpunu zamjenu materijala.
Manje karakteristike transformatorskog ulja
Otpornost ulja na oksidaciju nije ništa drugo do protiv starenja. Postoje dvije negativne strane ovog fenomena:
- Vezivanje aktivnih aditiva pomoću molekula kiseonika, koji obezbeđuju osnovne parametre tečnosti.
- Taloženje produkata oksidacije na površinama dijelova transformatora: namotaja, vodiča, kontaktnih grupa. To dovodi do smanjenja odvođenja topline, nakon čega dolazi do ključanja ulja na mjestima kontakta.
- Sadržaj pepela je prisustvo stranih nečistoća i razlog njihovog pojavljivanja. Nakon pranja novog ulja, u njegovom sastavu ostaju hemijski deterdženti (ovo se odnosi i na regeneraciju stare tečnosti).
Ako se ne uklone, formiraju se frakcije pepela koje se talože na radnim dijelovima transformatora i prekidača. Za borbu protiv ove pojave, ulju se dodaju aditivi za neutralizaciju naslaga soli i sapuna.
Tačka tečenja (tačka tečenja) karakteriše transformaciju tečnosti u mast. Ovaj indikator (od - 35°C do - 50°C) je primjenjiv samo za vrijeme hladnog pokretanja električne instalacije. Radni transformator je sam po sebi izvor topline i održava tekućinu u radnom stanju.